Розробка системи оптимального управління вентиляторами головного провітрювання - Автореферат

АВТОРЕФЕРАТ дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наукПрямі витрати на вентиляцію шахт і рудників сягають до 7% вартості валового національного продукту, причому більшу частину з них становить вартість електроенергії, яку споживають вентиляторні установки. Одним із перспективних напрямків підвищення ефективності управління шахтними ВГП є використання більш досконалих засобів автоматизації й алгоритмів керування, що дають можливість створення єдиної централізованої системи управління провітрюванням. Це дозволить оперативно ліквідувати загазованість виробок і зменшити простої виймальних машин за газовим чинником, зменшити загальну шахтну витрату повітря й споживання електроенергії за рахунок раціонального оперативного регулювання продуктивності ВГП. Дослідження з теми дисертації проводилися за тематичним планом Донбаського гірничо-металургійного інституту при виконанні НДР “Створення динамічної математичної моделі формування метановості гірничих виробок вугільних шахт” (№ державної реєстрації 0104U002167). Розроблення й дослідження алгоритмів оптимального управління шахтними вентиляторами головного провітрювання, обладнаними пристроями оперативного плавного регулювання продуктивності, які забезпечують підвищення безпеки гірничих робіт, зниження витрати електроенергії, скорочення часу простоїв очисних і прохідницьких вибоїв, зниження собівартості корисних копалин, що добуваються.Аналіз ефективності й надійності існуючих методів і пристроїв регулювання продуктивності вентиляторів головного провітрювання показав, що найбільш доцільним способом регулювання продуктивності осьових вентиляторів головного провітрювання є плавний поворот лопаток робочого колеса без зупинки. Стан гірничих виробок, аеродинамічні й газодинамічні властивості вентиляційної мережі визначають статичні й динамічні режими роботи вентилятора. Проведені дослідження показали, що під час регулювання вентилятора зміною кута установки лопаток робочого колеса загальне рівняння статики обєкта - ланки “Вентилятор - Мережа” є лінійним щодо кута установлення лопаток, що пояснюється повною взаємною компенсацією не лінійності характеристик мережі й вентилятора. Дослідження, проведені на шахтах ДП “Ровенькиантрацит” і ДП “Луганськвугілля”, дозволяють стверджувати, що ланка “Вентилятор-Мережа”, яка являє собою осьовий ВГП, обладнаний пристроєм повороту лопаток робочого колеса з гідравлічним приводом і котрий працює на шахтну вентиляційну мережу, у системі автоматичного управління можна представити аперіодичною ланкою другого порядку із запізнюванням. Аналіз збурень прикладених до системи “Вентилятор-Мережа”, проведений за експериментальними даними, показав, що найбільше впливають низькочастотні квазістаціонарні збурення, зумовлені безперервною хаотичною зміною загального шахтного аеродинамічного опору через рух підземного транспорту, піднімальних посудин, зміну положення вентиляційних дверей, вікон, а також добові коливання природної тяги й високочастотні стаціонарні збурення, викликані турбулентним характером потоку повітря по гірничих виробках.Система складається з обєктів управління (вентилятора головного провітрювання й вентиляційної мережі шахти), джерел первинної інформації Qj, fi, Nk, каналів передавання інформації, блоків сполучення 7, 8 і 9, центральної ПЕОМ (1,2,3,4), локальних регуляторів витрати 6 і пристрою регулювання продуктивності вентилятора 5. Запропонована структура загальної системи управління провітрюванням, що складається з підсистеми оптимального регулювання продуктивності вентилятора й підсистеми розподілу повітря, має дворівневу ієрархію. Нижній рівень утворюють локальні регулятори витрати й продуктивності вентиляторів, а верхній забезпечує оптимальне управління провітрюванням.У дисертаційній роботі вирішена наукова задача синтезу системи управління вентиляторною установкою головного провітрювання шахти з використанням системи оптимального регулювання продуктивністю головного вентилятора, що забезпечує поліпшення якості управління процесом. Використовуваний у теперішній час на більшості шахт алгоритм керування вентиляторами головного провітрювання здійснюється або за рахунок використання постійного резерву з продуктивності, або за рахунок зниження кількості повітря, що подається в гірничі виробки, не забезпечує виконання вимог (зниження споживаної електроенергії, підвищення точності й оперативності регулювання, підвищення безпеки гірничих робіт та ін.). Показано, що найбільшу глибину й плавність регулювання параметрів ВГП забезпечує спосіб зміни кута установлення лопаток робочого колеса на ходу для осьових вентиляторів, і зміни частоти обертання для відцентрових вентиляторів. Показано, що статичні характеристики ланки “Вентилятор-Мережа” під час регулювання продуктивністю вентилятора зміною кута установлення лопаток робочого колеса - лінійні, оскільки не лінійність статичних характеристик вентиляторів головного провітрювання компенсується не лінійністю характеристик вентиляційних мереж.

. ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ